Меню

Водопонижение при возведении фундаментов



Водопонижение при возведении фундаментов

Применение открытого водоотлива в котлованах, вскрываемых в мелкозернистых грунтах, приводит к разрыхлению основания сооружения. В этих случаях прибегают к искусственному понижению уровня грунтовых вод (грунтовому водоотливу), исключающему просачивание грунтовых вод через откосы и дно котлована. Достигается это откачкой грунтовой воды из системы трубчатых колодцев, скважин, иглофильтров, обеспечивающей снижение уровня грунтовых вод ниже дна предполагаемой выработки (котлована, траншеи).

Грунтовый водоотлив может быть применен в весьма разнообразных гидрогеологических условиях. Он имеет большие преимущества перед открытым водоотливом: отпадает необходимость устраивать пологие откосы или забивать шпунтовые ограждения, создаются благоприятные условия для широкой механизации строительных работ, сокращается продолжительность строительства, повышается качество.

Выбор способа водопонижения и типа применяемого при этом оборудования производится в зависимости от глубины разработки котлована, инженерно-геологических и гидрогеологических условий площадки, сроков строительства, конструкции сооружений и технико-экономических показателей.

Водопонизительные работы при грунтовом водоотливе могут выполняться с использованием легких иглофильтровых установок, эжекторных иглофильтровых установок, водопонизительных скважин, снабженных различным насосным оборудованием.

При осушении глинистых грунтов (супесей, суглинков), когда обычные способы водопонижения оказываются недостаточно эффективными, применяют специальные способы водопонижения — вакуумирование или электроосушение. В этих случаях наряду с насосным оборудованием для откачки воды используют вакуум-насосы для откачки воздуха при вакуумировании, а при электроосушении применяют генераторы постоянного тока.

III.2.2. Описание схем водопонижения и проектирования водопонизительных установок

Как и при расчетах притока воды в котлованы, контурные схемы водопонизительных установок приводятся к равновеликому кругу радиуса r , см. формулы (III-1) и (III-1,а).

Расчет притока воды к водопонизительным установкам также производится для двух горизонтов воды в реке или водоеме — меженного и паводкового. Для упрощения расчетов неоднородная толща грунтов рассматривается как однородная; приведенное значение коэффициента фильтрации определяется по формуле (III-2). При расчете контурных водопонизительных установок определяют:

  • – дебит установки, при котором в пределах заданного контура обеспечивается заданное понижение уровня грунтовых вод (в безнапорных водах) или напора (в напорных водах);
  • – необходимое количество и глубину заложения скважин или иглофильтров для захвата расчетного количества воды.

Для котлованов, разрабатываемых в безнапорных водах, общий дебит совершенных колодцев, расположенных по периметру котлована (рис. III-7), может быть определен по формуле

Глубина воды в колодцах находится из выражения

Для котлованов, разрабатываемых в напорных пластах, общий дебит совершенных колодцев, расположенных по периметру котлована (рис. III-8), вычисляется по формуле

Глубина воды в колодцах определяется по формуле

В формулах (III-1)—(III-10):

Q — общий дебит, м 3 /сут;

K — коэффициент фильтрации, м/сут;

H — толщина безнапорного водоносного пласта или высота непониженного пьезометрического уровня над водоупором, м;

hк — высота пониженного [для формул (III-7), (III-8)] статического, для формул (III-9), (III-10) — пьезометрического уровня грунтовых вод в центре участка, считая от нижнего водоупора, м;

R — радиус влияния при работе водопонизительной установки, м;

r — приведенный радиус водопонизительной установки, м;

m — толщина напорного водоносного слоя, м;

h — глубина воды в колодцах, м;

n — число колодцев;

l — расстояние между соседними колодцами по окружности радиусом rc м;

Радиус влияния котлованов и кольцевых водопонизительных установок приближенно может быть подсчитан по формуле И.П. Кусакина

где R — расчетный радиус влияния, м;

S — понижение в центре котлована или водопонизительной установки, м;

Н — толщина водоносного слоя, м;

k — коэффициент фильтрации, м/сут.

С учетом продолжительности откачки радиус влияния определяется по формуле

где t — время, истекшее с начала откачки, сут;

μ — коэффициент водоотдачи грунта.

Расчетную продолжительность откачки t для иглофильтровых установок принимают равной 2—5 суткам. Ориентировочные значения коэффициента водоотдачи приводятся ниже.

Коэффициент фильтрации грунта, м/сут Коэффициент водоотдачи
1 — 10 0,12—0,18
10—50 0,18—0,22
50—100 0,22—0,24

Если расстояние l1 от центра котлована или водопонизительной установки до линии уреза воды в водоеме меньше радиуса влияния, полученного по формулам (III-11) и (III-12), то в выражениях (III-3)—(III-7) и (III-9) вместо R принимается 2 l1 .

Задача расчета контурной водопонизительной установки решается подбором. Вначале задаются некоторым числом скважин n в установке и понижениями уровня воды в них (принимая при этом радиус скважин rc по конструктивным соображениям) и по формулам (III-7) или (III-9) определяют общий дебит установки и каждой скважины Q´ = Q/n . Затем по формулам (III-8) или (III-10) находят высоту пониженного уровня в центре участка.

Варьируя числом скважин и понижениями, останавливаются на такой схеме, при которой в центре поля обеспечивается заданное положение уровня грунтовых вод.

Дебит каждой скважины Q´ должен быть равным или несколько меньшим водозахватной способности скважин f , т.е. Q´ f .

Читайте также:  Фундамент для кирпичного дома для болотистой местности

Водозахватная способность скважин определяется по формуле

где f — водозахватная способность скважины, м 3 /сут;

l —длина водоприемной части (фильтра) скважины, м;

vф — допустимая входная скорость фильтрации, м/сут.

Величина vф может быть приближенно подсчитана по формуле С.К. Абрамова

где vф — входная скорость фильтрации, м/сут;

k — коэффициент фильтрации водоносного пласта, м/сут.

Длина и диаметр фильтра определяются дебитом трубчатого колодца, условиями залегания водоносных горизонтов и характером водосодержащих пород с учетом размещения в колодце соответствующего водоподъемного оборудования.

Наружный диаметр фильтра может быть высчитан по формуле

Наружный диаметр d скважины отсчитывают: в дырчатом и щелистом фильтрах — от наружной поверхности фильтровой трубы; в сетчатом фильтре — от наружной поверхности фильтра; в проволочном фильтре — от наружной поверхности проволочной обмотки; в гравийном фильтре — от наружной поверхности фильтрующей обсыпки.

Смородинов М.И. Справочник по общестроительным работам. Основания и фундаменты

Источник

Насыпной грунт, и грунтовые воды. Какой фундамент выбрать?

Ситуацию, о которой пойдет рассказ, можно назвать типичной. Частным застройщиком был куплен земельный участок, для строительства 2-х этажного жилого дома из газобетона. Особенностью участка — являлось то, что грунтовое сложение площадки строительства было представлено песком мелким, водонасыщенным, с глубины 6.0м с прослоями суглинка тугопластичного. Сверху отложения перекрыты насыпным грунтом, проще говоря — на участок был навезен слой рыхлого глинистого грунта.

Еще одной важной особенностью данного участка стало то, что — грунтовые воды залегали в толще четвертичных отложений, на глубине 1,00-1,20м. Вмещающими грунтами являются пески мелкие . Горизонт функционирует в напорном режиме.

Все эти не очень доступные для понимания среднестатистического частного застройщика термины были не очень интересны новоявленному владельцу участка, его интересовал более насущный вопрос — какой фундамент делать? Свайный? Плитный? А может быть — ленточный в этих условиях тоже будет рабочим вариантом?

Вариант пройти по соседям и посмотреть-поспрашивать — ничего не дал. Во первых, все участки за заборами, и никто особо не стремился открывать, не говоря уже о том, чтобы вести незнакомого человека к дому и показывать ему фундаменты. Во вторых, многие из соседей купили дома из вторых-третьих рук, и даже не интересовались, какой там у них фундамент. есть фундамент и ладно. В третьих, после похода по соседям застройщик и обратил внимание на высокий уровень ГВ, и серьезно задумался об Опасности строительства при высоком уровне грунтовых вод.

Приглашаемые поочередно на участок строители, от частных бригад до фирм, специализирующихся на малоэтажном строительстве — советовали каждый свое, и их аргументы в итоге всегда сводились к бессмертному «мы 20 лет так строим, и ничо. «

Обращение к популярным в интернете строительным форумам еще более запутало застройщика, мнения «гуру» были диаметрально противоположны, обсуждения быстро скатывались в поток взаимных оскорблений, и вместо получения ответа на вопрос — «какой же мне делать фундамент?» застройщик был вынужден продираться через поток чьих-то личных мнений и домыслов, некомпетентных советов и бесполезных комментариев.

В этой ситуации, при обращении к нам за геотехническим аудитом — застройщиком были поставлены конкретные вопросы:

  • какие типы фундаментов в рассматриваемых условиях строительства целесообразны?
  • какие будут предварительные параметры у этих типов фундамента?
  • какие будут риски строительства в данных грунтовых условиях?

Для расчетно обоснованных ответов на поставленные вопросы — были изучены

Инженерные условия строительства

 Абсолютные отметки дневной поверхности (по скважинам) на участке изысканий 130,80-131,30 м. Согласно архивным данным в геолого-литологическом строении площадки до глубины бурения (8,0м) принимают участие аллювиальные среднечетвертичные отложения, представленные песком мелким, водонасыщенным, с глубины 6.0м с прослоями суглинка тугопластичного. Сверху отложения перекрыты насыпным грунтом. Грунтовые воды залегают в толще четвертичных отложений, на глубине 1,00-1,20м. Вмещающими грунтами являются пески мелкие. Горизонт функционирует в напорном режиме. Водоупор не вскрыт. По критерию типизации исследуемая территории по подтопляемости, относится к I — подтопляемая в силу геологических, гидрогеологических и других естественных причин. До глубины инженерно-геологических изысканий 8,0м на площадке проектируемого строительства вскрыты специфические грунты. Мощность 0,80-1,20м. Грунты неоднородные как по составу, так и по свойствам, сформированы как насыпь планомерно возведенная с уплотнением, согласно СП 11-105-97, часть III п. 9.2.1 грунты самоуплотненные, слежавшиеся. Согласно сейсмическому районированию территории РФ пСП 14.13330.2014 (карта ОСР-2015-B) Московская область относится к районам с сейсмической интенсивностью 5 баллов. Нормативная глубина сезонного промерзания для песка мелкого составляет – 134 см. В зону сезонного промерзания попадают грунты ИГЭ 2 – песок мелкий. Расчет степени пучинистости ИГЭ-2 Песок мелкий – «непучинистый». Площадка работ относится к II (средней сложности) категории (СП 47.13330.2016) сложности инженерно-геологических условий.

Следующий шаг — изучаем

Читайте также:  Основные породы кристаллического фундамента восточно европейской платформы

Очень важным этапом — является этап сбора нагрузок. Иными словами — нам нужно приложить вес дома, полезную и снеговую нагрузку — на смоделированную компьютерную модель грунтового основания.

И после того, как этап сбора нагрузки выполнен — начинаем расчеты, которые и дадут нам ответы на вопросы заказчика.

Источник

Основные способы водопонижения грунтовых вод и их описание

Проведение работ по водопонижению грунтовых вод обеспечивает нормальное функционирование строений и сооружений, а также способствует продуктивной хозяйственной деятельности.

Если в границах участка располагаются мощные водоносные горизонты, провести водопонижение необходимо перед началом строительства. Это позволит избежать прорыва плавунов, гарантирует устойчивость дна выработки и безопасность проведения хозяйственных и строительных работ.

О том, что такое водопонижение грунтовых вод, как понизить их уровень своими силами, расскажем в статье.

Что это такое?

Водопонижение – это комплекс мероприятий, направленных на снижение вредного влияния грунтовых вод на фундаментную основу зданий и сооружений.

Данные виды работ необходимы для того, чтобы:

  • исключить попадание грунтовых вод в котлованы, ямы и траншеи;
  • предотвратить повышенное давление на дно строительных котлованов и не допустить прорыва грунтовых вод;
  • предупредить развитие опасных процессов в грунтовых слоях;
  • создать эффективную водоотводящую систему;
  • гарантировать техническую безопасность при проведении любых строительных работ на участке.

В каких случаях уровень на участке необходимо понижать?

Работы по водопонижению необходимы при следующих условиях:

  • нижняя линия действующего или предполагаемого фундамента будет располагаться ниже грунтовых вод или на высоте, не превышающей 0,5 м;
  • подвальный этаж будет расположен на глубине более 1,5 метров в грунте, имеющем глинистую или суглинистую структуру;
  • участок относится к зоне капиллярного увлажнения и при низких температурах достаточно глубоко промерзает;
  • близкое расположение грунтовых вод, напор которых оказывает критическое давление на фундамент;
  • излишняя заболоченность участка;
  • переувлажнение участка, ведущее к появлению грязи, размыванию верхнего плодородного слоя почвы, что делает все агротехнические мероприятия малоэффективными и значительно снижает шансы на получение хорошего урожая.

Как понизить своими руками — методы

Как избавиться от лишней влаги на участке? Сделать это можно собственными силами, без вызова профессиональной бригады со спецтехникой.

Можно выделить следующие основные методы проведения работ:

  1. Естественный водоотлив, включающий:
    • открытый водоотлив;
    • закрытый дренаж.
  2. Принудительная откачка:
    • вакуумное водопонижение;
    • забойное водопонижение;
    • легкие иглофильтровые установки;
    • эжекторные иглофильтры;
    • глубинные насосы.
  3. Снижение на стройплощадке.

Естественный водоотлив

Естественное водопонижение уровня грунтовых вод производится следующими методами:

Открытый

Данный метод представляет собой систему траншей, расположенных вдоль фундамента дома, а также в тех местах участка, где наблюдается наибольшее скопление воды. Это самый простой и экономный способ устройства дренажа.

Глубина и количество канав зависит от степени увлажненности почвы. Выкопать эффективную дренажную канаву собственными руками помогут следующие советы:

  • габариты траншей должны быть: ширина — 40-50 см, высота – 60-70 см;
  • уклон стенок канавы около 40 градусов;
  • дно канавы должно иметь небольшой уклон, чтобы вода не застаивалась, а двигалась к водосборнику;
  • стенки углубления хорошо укрепить при помощи металлических сеток, либо камней.

Закрытый дренаж

Этот метод потребует больших усилий, но такая система будет более эффективна, она позволит охватить все проблемные зоны участка, на которых наблюдается наибольшее скопление воды.

Кроме того она:

  • скрыта от глаз,
  • эстетична,
  • не нарушает общий вид ландшафта,
  • позволяет полностью использовать все пространство участка.

Для ее обустройства собственными силами необходимо определиться с количеством канав и местом их расположения.

Последовательность действий по обустройству закрытого дренажа:

  1. Выкопать канавы, с учетом перепадов высоты на участке, иначе вода будет скапливаться в трубах, а не стекаться в дренажный колодец.
  2. Уложить на дно траншеи геотекстиль, который послужит фильтром и не позволит забиться илом и песком перфорации дренажных труб.
  3. Поверх геотекстиля засыпается гравий, на который укладываются трубы. Можно использовать обычные пластиковые трубы, перфорированные при помощи дрели. Отверстия в трубах должны быть небольшие, чтобы даже самый мелкий гравий не смог их забить.
  4. Вывести концы труб к смотровым колодцам, расположенным на всех поворотах дренажного тоннеля, они необходимы для ухода за дренажной системой и для контроля за уровнем воды в разных частях участка.
  5. Вывести концы труб в дренажный колодец; если участок большой дополнительным звеном между перфорированными трубами и колодцем служит магистральная труба диаметром не менее 10см.

Принудительная откачка

Принудительный отвод грунтовых вод производится следующими способами:

Читайте также:  Фундамент винтовые сваи откатные ворота

Вакуумная

Вакуумная система используется при сложном грунте, который обладает неоднородностью, плохой водопроницаемостью. Данный метод основан на создании устойчивого вакуума на поверхности устройств для приемки воды.

Вакуумные установки используют на открытых котлованах и закрытых вакуумных водопонижающих скважинах, которые используются при залегании грунтовых вод на глубине от 10 до 30 метров. При глубине до 5 метров используется открытый способ откачки вакуумными установками. Он более экономичный и быстрый.

С использованием легких иглофильтровых установок

При неглубоком залегании подземных водопотоков, самым эффективным и экономичным методом их понижения является установка иглофильтров по всему периметру участка или вдоль котлована.

Такая технология позволяет осушить большие площади с минимальными затратами.

Основные этапы понижающих работ с использованием легких иглофильтров:

  1. Иглофильтры погружают в грунт гидравлическим способом на необходимую глубину на расстоянии 0,5-1 м друг от друга вдоль котлована.
  2. Если грунт относится к глинистым и суглинистым породам, возможен монтаж иглофильтров в заранее смонтированные скважины.
  3. Установленные иглофильтры подключаются к коллектору при помощи вакуумных шлангов, оборудованных герметичными креплениями.

Если необходимо произвести работы на больших глубинах используются метод установки иглофильтров в несколько ярусов либо применяются другие технологии, такие как монтаж эжекторных иглофильтров (глубина до 10 метров), бурение вакуумных скважин (10-30 метров).

С применением эжекторных фильтров

Эжекторные иглофильтры дополнительно оборудованы подъемниками, коллекторами и центробежными насосными установками.

Для установки эжекторного оборудования в заранее смонтированную скважину, используют:

  • эжекторный иглофильтр;
  • колонну обсадную;
  • обсыпку;
  • фильтр.

Понижение при помощи эжекторных иглофильтров состоит из следующих основных этапов:

  1. Эжекторные установки погружаются в почву с помощью метода гидроподмыва или используют заранее подготовленные скважины, расстояние между которыми 5-15 м друг от друга.
  2. Использовать скважины рекомендуется в случае, если:
    • грунт имеет плотную структуру;
    • рядом располагаются строительные или жилые объекты, проходят коммуникации;
    • есть необходимость делать песчано-гравийную обсыпку вокруг фильтров.
  3. Перед монтировкой фильтра скважину промывают пока вода не станет светлой.
  4. Обсыпку делают до отметки статического уровня грунтовых вод.
  5. Для монтирования фильтров к трубопроводу используют штуцеры с пробковыми кранами.
  6. Иглофильтры монтируют с водоносным трубопроводом при помощи шлангов.
  7. Для создания трубопровода используют стальные трубы, выдерживающие давление не меньше 1,6 Мпа.
  8. Составленный трубопровод необходимо предварительно продуть и промыть водной струей.
  9. При подключении к напорному насосу для контроля необходим манометр.

При помощи глубинных насосов

Глубинные насосы монтируются в заранее пробуренные скважины. Это затратный метод, используемый для создания устойчивой депрессионной воронки в области строительного котлована при глубоком залегании грунтовых вод.

Последовательность действий при использовании глубинных насосов:

  • Подготовка скважин вдоль котлована при помощи ударно-канатного, вращательного или шнекового оборудования (выбор типа зависит от особенностей грунта).
  • Скважины укрепляются специальными колоннами, изготовленными из обсадных труб диаметром 219-325 мм.
  • Затем устанавливаются фильтры (в зависимости от типа грунта используются сетчатые, щелевые или проволочные фильтрующие элементы).

Забойное

Забойное водопонижение монтируется непосредственно в забойном тоннеле, проходящем над водонасыщенным грунтом.

Оборудование для забойного понижения:

  • иглофильтры;
  • коллектор для водосбора;
  • всасывающая труба;
  • насосная установка.
  1. Иглофильтрующие элементы устанавливают на глубину 2-3 метра.
  2. Система может быть смонтирована на движущейся платформе, которая позволяет передвигаться по мере продвижения по забою с целью дальнейшей выработки.
  3. Иглофильтры монтируются к коллектору при помощи шлангов и закрепляются герметичными креплениями.

Искусственный отвод на стройплощадке

Понижение грунтовых вод на строительной площадке проводится на начальном этапе строительства.

Выбор технологии будет зависеть от:

  • типа грунта,
  • рельефа,
  • глубины пролегания грунтовых вод,
  • экономической составляющей строительного объекта.

Способы:

  1. Открытый способ предусматривает укрепление стенок котлована свайными конструкциями, проникая через которые, вода скапливается в специальных сборниках.
  2. При закрытом методе на строительном участке оборудуют колодцы определенной глубины, в которых скапливаются грунтовые воды, а затем откачиваются.
  3. Легкие иглофильтровые установки используют при мелкозернистом грунте для понижения на глубине до 5м. В зависимости от глубины залегания используют одноярусный или многоярусный способ монтажа оборудования.
  4. Для глубины от 6 до 8 метров при низких показателях проницаемости (например, крупные фракции песка и гравия) используют вакуумные установки.
  5. Для глубины 10-18м используют эжекторные иглофильтровые установки.
  6. Для снижения давления водоносных горизонтов и осушения строительных котлованов на глубину до 40м используют метод скваженного водопонижения.

Все, что необходимо знать об уровне грунтовых вод, найдете в этом разделе.

Заключение

Все методы понижения преследуют цель понизить уровень грунтовых вод для успешных строительных работ или проведения любой хозяйственной деятельности.

Выбор метода зависит от:

  • характера грунта,
  • глубины пролегания грунтовых вод,
  • площади осушаемого участка,
  • экономической составляющей проекта.

Источник

Adblock
detector